2. INTRODUCTION
2.3. Physical and geological description of the Tropical Western Atlantic Ocean 6
edio entre os poros aumenta. , _ deste material com o desgaste Os gráficos
da
Figura 4.22 relacionam a durezaa^rasivn
- ,,ra 4 22) a medida que a macrodureza
d ^ A, romoactação (Figura ^
para uma
mesma pressão de co p
desgaste diminui.
Figura 4.22 - Efeito da dureza sobre o desgaste abrasivo. Abrasivo: sílica.
Para um mesmo tamanho de pó de ferro (Figura 4.22) o coeficiente de desgaste se comporta de maneira semelhante ao apresentado quando desgastado com pela alumina. Observa-se um mínimo do coeficiente de desgaste que corresponde, aproximadamente, ao
L ?
valor de dureza 106Kgf.mm'2. Abaixo desse valor mínimo, faixa correspondente a tamanhos grandes do pó de ferro (3 e 4), o coeficiente de desgaste abrasivo diminui fortemente com o aumento da dureza. Acima de 106Kgf.mm'2, região associada a tamanhos de pó de ferro menores (1 e 2), o coeficiente de desgaste aumenta com o aumento da dureza.
O coeficiente de desgaste produzido com o abrasivo sílica e a dureza se relacionam de maneira complexa Fica evidente que a dureza também não é o principal parâmetro que define o comportamento do desgaste abrasivo, e sim que um conjunto de parâmetros morfológicos r; governam esse comportamento.
A Figura 4 23 mostra a impressão de desgaste quando se utiliza a sílica. A Figura 4.23a ressalta a borda da impressão, enquanto que as Figuras 4.23 b e c mostram a parte central da superfície desgastada Nesta Figura é apresentada a marca de desgaste da amostra A61.
Figura 4.23 - Amostra A61. Superfície desgastada produzida por microabrasão: a- borda; b- centro; c- mecanismo de desgaste. Abrasivo: sílica. MEV.
A Figura 4.23a revela o contorno da impressão de desgaste suave e bem definido. É notável a presença de riscos/sulcos no sentido do movimento da esfera. Essa característica foi observada em todas as amostras estudadas com a sílica. Os riscos/sulcos são originados do deslizamento dos abrasivos sobre a superfície desgastada. A Figura 4.23c mostra que este é o mecanismo de desgaste predominante neste sistema tribológico. Adicionalmente a Figura 4.23b mostra uma pequena quantidade de poros abertos após o desgaste.
A Figura 4.24 mostra como o tamanho do poro influencia o coeficiente de desgaste abrasivo.
Figura 4.24 - Desgaste abrasivo em função do tamanho do poro. Abrasivo: sílica (Si02).
O tamanho do poro influencia fortemente os valores do coeficiente de desgaste abrasivo, a medida que o poro cresce o coeficiente de desgaste também aumenta. O desgaste abrasivo aumenta sensivelmente a partir de poros que apresenta o diâmetro maior que 13pm.
Os valores de tamanho de poro que estão acima deste ponto correspondem as menores pressões de compactação (Figura 4.24).
Assim como para o desgaste utilizando o abrasivo alumina, a Figura 4.22 mostra que o coeficiente de desgaste diminui com o aumento da dureza até atingir um desgaste mínimo (11 o Kgf.mnrf2), esta diminuição se relaciona com o aumento da pressão de compactação. As Figuras 4.22 e 4.24 mostram que em amostras fabricadas com tamanho de pó de ferro pequeno (1 e 2) a influência do aumento da dureza sobre o comportamento do desgaste é sobreposto pelo efeito do aumento do tamanho do poro.
A parte central da impressão de desgaste decorrentes dos ensaios de microabrasão utilizando o abrasivo sílica são apresentados na Figura 4.25. São mostradas as amostra fabricadas sob condições extremas: A31; A34; A61 e A64.
Figura 4.25 - Parte central das marcas de desgaste produzidas por microabrasão das amostras: a- A31; b- A34; c- A61; d- A64. Abrasivo: sílica. MEV
Para todos os casos o mecanismo de desgaste dominante foi o riscamento/sulcamento. Este mecanismo é característico do desgaste onde o abrasivo desliza entre as superfícies móveis deformando-as.
Estas Figuras confirmam o efeito, já relatado na abrasão com a alumina, do tamanho do poro remanescente. As menores pressões de compactação correspondem aos maiores tamanhos de poro, e a maior quantidade de poros abertos após o ensaio (Figuras 4.25a e 4.25b).
A mudança do mecanismo de desgaste predominante não alterou o comportamento do coeficiente de desgaste destas amostras.
4.4.3 - Hematita (Fe20 3)
O comportamento do desgaste abrasivo em relação aos parâmetros microestruturais e de fabricação é apresentado, neste tópico, para o desgaste utilizando a hematita (Fe20 3). Os resultados do desgaste em função da pressão de compactação e do tamanho do pó de ferro mostrados na Tabela 4.2 deste capítulo são apresentados nos gráficos das Figuras 4.26 e 4.27.
Figura 4.26 - Evolução do desgaste abrasivo em função dos parâmetros de fabricação. Abrasivo: hematita.
Observa-se, na Figura 4.26, que para um mesmo tamanho de pó o coeficiente de desgaste abrasivo diminui até um valor constante a medida que a pressão de compactação aumenta. Este fato é mais evidente nos pós de ferro pequenos. É notável que o maior tamanho de pó de ferro (4) se destaca dos demais, com valores de coeficientes de desgaste maiores. Para uma mesma pressão de compactação o coeficiente de desgaste tende a aumentar com o tamanho do pó de ferro. A Figura 4.26 mostra que, assim como nos abrasivos anteriores, o coeficiente de desgaste atingiu os valores mais altos em amostras que combinam os maiores tamanhos de pó e as menores pressões de compactação.
Na Figura 4.27 é possível avaliar a evolução do desgaste em função dos parâmetros de fabricação.
Figura 4,27 - Desgaste abrasivo em função dos parâmetros de fabricação: a- pressão de compactação; b- tamanho do pó de ferro. Abrasivo: hematita.
Observa-se que o efeito do tamanho do pó de ferro para uma mesma pressão de compactação é mais evidente nas maiores pressões de compactação. Destaca-se ainda o fato que na pressão de 300 MPa a variação é mais suave e aproximadamente linear.
As taxas de desgaste são ainda menores que as apresentadas quando ensaiadas pela sílica, se mantendo numa faixa de valores entre 0,96.10'12 m2,N‘1 (amostra A34) e 0,26.10'12 m2.N*1 (amostra A61). Quantitativamente, a diferença entre os valores do coeficiente de desgaste abrasivo das amostras A61 e A34 pode ser até de 3,72 vezes. Para a menor pressão de compactação (300 MPa) a diferença entre o maior e menor valor de coeficiente de desgaste é de até 1,5 vez, enquanto que com o maior tamanhos de pó (4) a diferença foi de aproximadamente 1,4 vez (Figura 4.27),
O efeito da porosidade e da quantidade de óxidos presentes no volume sobre coeficiente de desgaste abrasivo é mostrado na Figura 4.28 a e bT respectivamente.
O 300 MPa □ 4 0 0 M P a O 500 MPa A 600 MPa 15 25 35 Quantidade de óxidos (%} (b)
Figura 4,28 - Coeficientes de desgaste em função; a- da porosidade; b- da quantidade de óxido no volume. Abrasivo: hematita.
Mais uma vez observa-se que os efeitos da porosidade e da quantidade de óxidos sobre o coeficiente de desgaste abrasivo são equivalentes. A Figura 4.28a mostra que para a mesma pressão de compactação o coeficiente de desgaste diminuir a medida que a porosidade aumenta. Em um mesmo tamanho do pó de ferro o coeficiente de desgaste abrasivo aumenta com a porosidade. Nestes gráficos (Figura 4.28) é possível notar o comportamento diferenciado do pó de ferro 4.
A Figura 4.29 detalha o desgaste abrasivo em função do livre caminho médio entre os poros.
Figura 4.29 - Evolução do livre caminho médio entre os poros sobre o desgaste abrasivo. Abrasivo: hematita.
Para a mesma pressão de compactação, observa-se a tendência de que o coeficiente de desgaste aumenta quando o caminho livre entre os poros aumenta (Figura 4+29).
O gráfico da Figura 4.30 apresenta a influência da dureza sobre o desgaste.
1,0 0,9 0,8 í 0,7
„•
0,6 ^ 0,5 o 0,4 0,1 0,0 50 70 90 110 130 150 __ ______________ Dureza (Kgf.mm'2)Figura 4.30 - Relação da dureza com o desgSSTabrasivo. Abrasivo; hematita.
Para um mesmo tamanho de pó de ferro o coeficiente de desgaste obtido usando a hematita se comporta de maneira diferente do dois últimos abrasivos estudados. Neste caso não foi observada de forma marcante, um mínimo no coeficiente de desgaste. Entretanto observa-se que inicialmente o coeficiente de desgaste abrasivo decresce até que a partir da dureza de cerca de 106 Kgf.mm “ o coeficiente de desgaste tende a estabilizar, até que acima de 140 Kgf.mm-2 apresenta uma leve tendência a aumentar o desgaste. Novamente, as durezas maiores que 106 Kgf.mm’2 representam «sentam as amostras que apresentam os 4 menoresmenoi
tamanhos de pó de ferro.
É notável que os coeficientes de desgaste das amostras produzidas com o maior tamanho do po de ferro (4) possuem valores de coef,ciente de desgaste maiores que as outras
amostras, porém estas ainda mantêm a tendênri* lenaencia de diminuir o valor do desgaste conh* hi ■ • r0 m °
aumento da dureza.
Os coeficientes de desgaste produzidos com a hematita e a dureza das amostra5 também se relacionam de maneira complexa. É ressaltada também a e vid ê n cia de que " ã0 existe um parâmetro único que governa o comportamento do desgaste abrasivo, e sim ur" conjunto de parâmetros morfológicos.
A Figura 4.31 mostra a impressão de desgaste formada ao se utilizar a hematita sobre a amostra A64. A Figura 4.31a ressalta a borda H ai» - „ n e c
ooraa da impressão, enquanto as Figuras 4.31 v mostra a parte central da calota de desgaste.
A Figura 4.31a revela um contorno da impressão de desgaste suave e bem definido É notável a presença de riscos,sulcos no sentido do movimento da esfera (Figura 4.310- A55'* como nas amostras desgastadas utilizando a sílica como abrasivo observa-se °
mecanismo de desgaste predominante foi o deslizamento dos abrasivos sobre a * * * * * desgastada. Esse mecanismo de desaastp fni «u burlada®
e aesgaste f0, observado em todas as amostras estuda« utilizando a hematita.
Na Figura 4.31 também se ohv n ia
Ao4. horda; b- centro; c- mecanismo de
F‘9ura 4.31 - Superfície abrasonada da amostra A64. a bo ®*®aste. Abrasivo: hematita. MEV.
de desgaste em função do tamanho do poro.
A Figura 4.32 mostra o coeficiente ^ desgaste das amostras que correspondem A Figura 4.32 mostra que o coefic' pos casos anteriores (abrasivos aos Dn<5 H t m os de ferro menores n o p 3) se comportaram( 1, 2 e ; ta uniformemente, em conjunto com o
alu">i"a e sílica), onde o coeficiente de desgaste aumenta, ... !arnanho do poro. As amostras gue
a n d ó de ferro de tamanho 4 tem um
correspondem ao po u
. - utros pós por apresentarem valores de coeficiente ^°mPortamento similar, se distinguindo dos ^ ^ desgaste utilizando o abrasivo hematita
^sgaste em um nível maior. Este fato aumento do tamanho do pó de ferro. 6 sensível ao aumento do tamanho do poro gerado pe
0 :e í ; \# A
Em todos os tamanhos de pó de ferro o coeficiente de desgaste é pouco afetado Pe,° tamanho do poro para altas pressões de compactação (500 e 600 MPa). O aumento é mais sensível em pressões de compactação menores (300 e 400 MPa), que correspondem a tamanhos de poro maiores que 13pm.
A utilização de um abrasivo endógeno gerou um comportamento de desgaste diferente dos casos anteriores (abrasivos alumina e silica). A diminuição do valor do coeficiente de desgaste com o aumento da dureza, até o valor aproximado de 106 Kgf.mm-, está relacionado com o aumento da pressão de compactação (Figura 4. 30). As Figuras 4 30 e 4.32 mostra* que a partir da dureza 106 K gf.m m -, onde predominam amostras com tamanhos de pé * ferro pequenos (1 e 2), o desgaste passa a um comportamento constante com a tendência de
um pequeno aumento a partir da dureza 140 Kgf.mm-, Esse fenômeno mostra que. tamanhos do pó de ferro pequenos a diminuir«™ ^ h m d oimmuiçao da pressão de compactação, levando a ua um
aumento no tamanho do poro também infiuz*™- uencia o valor do coeficiente de desgaste abra. . i_^ocivo- Este efeito se sobrepõe ao aumento da dureza do material.
Entretanto, o tamanho pequeno daç n-.r+i i H 4 ° aas Partículas de hematita pode gerar uma m*. . „ n mai°^ dificuldade de fechar os poros por abrasivo di . .. a« desse
w 5,v° durante o processo de desgaste A utilização abrasivo promoveu um desgaste menos aqressivn yiessivo, o que reduziu o efeito do tamanho ao p ^ ■ * hnf)0 por° ’ levando a estabilidade do valor de desnato ™ < • , , a
ae aesgaste na faixa de dureza aproximada de 106 K g f ^ 140 Kgf.mm'2
*' . T.oo musira a parte centrai ^ .
microabrasão das amostras
A31; A34; A61
e A64 h 'mpreSSa° de des9aste produzidetalhe, o mecanismo de desgaste predominante P° SSÍVel V’SUa’'Zar’
% ■ ' ' » i ;; ; i, / ■ r,;- 11£ > C3 : r . : M m i F'9U
434; a 4.33 - Mecanismo de desgaste observado na microabrasão das amostras
461; d- A64. Parte central. Abrasivo: hematita. MEV. a- A31; b-